改造線路中橋梁的承載能力檢算及研究

江西正德工程檢測有限公司，江西 南昌 330200

1 工程概況

本橋為簡支空心板梁橋，該橋全長136.0m，跨徑為10.0m×13.0m，因該橋建成運營多年，現(xiàn)狀橋梁所采用的設(shè)計標準與現(xiàn)行規(guī)范要求有差異，且營運期間重車較多，為了了解橋梁當前的使用狀況，涌現(xiàn)病害和查明病害，斷定每個構(gòu)件的受損情況，自然、科學地評測并確定橋梁現(xiàn)狀，并為之后的策劃拓寬更改上報科學祥確的依據(jù)。

2 檢測目的

（1）對橋梁現(xiàn)狀進行全面地現(xiàn)場檢查，查清弊端和潛在缺陷的性質(zhì)、所在部位、嚴重程度及發(fā)展趨向。

（2）依照相關(guān)評定技術(shù)規(guī)范對橋梁技術(shù)進行系統(tǒng)性評定，確定技術(shù)狀況等級。

3 現(xiàn)場檢測結(jié)果分析

（1）根據(jù)相關(guān)評定技術(shù)規(guī)范規(guī)定：該橋整體技術(shù)狀況指數(shù)為77.6，右幅橋整體技術(shù)狀況指數(shù)為79.7，此橋總體評定等級為Ⅲ類。

（2）主梁主筋實測保護層厚度平均值為42.0～46.4mm之間，主筋保護層厚度特征值為33.7～38.0mm 之間，保護層厚度基本符合對最小保護層厚度的規(guī)范要求。

（3）主梁混凝土碳化深度平均值范圍為2.0mm～5.0mm 之間，碳化深度平均值與實測保護層厚度平均值的比值Kc為0.07至0.10，均＜1，構(gòu)件評定標度為1。

（4）該橋所有鋼筋銹蝕狀況判別為中度銹蝕。

4 橋梁承載能力評定

根據(jù)相關(guān)承載能力評定規(guī)范相關(guān)規(guī)定，橋梁承載能力評定包括持久狀況下承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載能力極限狀態(tài)針對的是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的截面強度和穩(wěn)定性，包括彎矩組合效應(yīng)與剪力組合效應(yīng)；在使用情況下極限狀態(tài)主要針對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的剛度和抗裂性。

4.1 分項檢算系數(shù)確定

按照相關(guān)承載能力評定規(guī)范規(guī)定，基于橋梁無損檢測結(jié)果及荷載試驗，確定檢算系數(shù)Z1、耐久性惡化系數(shù)ξe 和截面折減系數(shù)ξc、ξs［1］。

4.1.1 檢算系數(shù)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范（JTG/T J212011）計算該橋承載能力檢算系數(shù)Z1，見圖1。

表1 承載能力檢算系數(shù)計算結(jié)果

4.1.2 承載能力惡化系數(shù)

承載能力惡化系數(shù)反映了橋梁在營運過程中的耐久性惡化狀況，其取值見表2 所示。

表2 承載能力惡化系數(shù)ξe

4.1.3 截面折減系數(shù)

主梁混凝土截面折減系數(shù)ξc 取值見表3 所示。

表3 截面折減系數(shù)ξc

鋼筋截面折減系數(shù)：該橋板梁未發(fā)現(xiàn)主筋裸露，鋼筋不折減，ξs=1.00。

4.1.4 分項檢算系數(shù)匯總

根據(jù)前述評定的結(jié)果，各分項檢算系數(shù)取值匯總結(jié)果見表4 所示［2］。

表4 分項檢算系數(shù)取值匯總表

4.2 檢算基本依據(jù)

根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定：橋梁承載能力技術(shù)參數(shù)依據(jù)施工圖紙及現(xiàn)場檢測結(jié)果：

（1）檢算本橋的參數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：γ0=1.0；汽車荷載：公路一級

（2）混凝土強度：板梁檢測強度為C40，根據(jù)現(xiàn)場無損測試結(jié)果，實測值大于C40，偏安全考慮按現(xiàn)場檢測最低值取用。普通鋼筋：采用現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，底為10 根直徑32 鋼筋。

4.3 計算方法

4.3.1 計算模型

根據(jù)該橋橋面布置及主梁尺寸配筋情況，本次檢算時選取受力最不利的兩片梁（中梁和邊梁）進行驗算。

根據(jù)該橋現(xiàn)場檢查及檢測結(jié)果，目前該橋部分鉸縫技術(shù)狀況良好。在本次檢算中按鉸縫完好狀態(tài)考慮。

本次檢算采用midas Civil 2015軟件，建立桿系梁格模型進行分析［3］，計算模型見圖1 所示。

圖1 13.0m 跨結(jié)構(gòu)計算模型

4.4 承載能力極限狀態(tài)檢算

依據(jù)承載能力評定規(guī)程規(guī)定：配筋混凝土橋梁承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)符合下式要求［4］：

γ0S≤R（fd，ξcαdc，ξsαds）Z1（1-ξe）

4.4.1 正截面抗彎承載力極限狀態(tài)檢算

正截面抗彎承載力極限狀態(tài)檢算結(jié)果見表5 所示，主梁最不利彎矩組合效應(yīng)值和抗力值圖2、圖3 所示。

表5 正截面抗彎承載力檢算結(jié)果

圖2 13.0m 跨邊梁最不利荷載組合下彎矩圖/（kN·m）

圖3 13.0m 跨邊梁最不利荷載組合下彎矩圖/（kN·m）

根據(jù)上述圖表可知，本橋主梁正截面抗彎承載能力均滿足汽車荷載：公路一級的強度要求。

4.4.2 斜截面抗剪承載力極限狀態(tài)檢算

斜截面抗剪承載力極限狀態(tài)檢算結(jié)果見表6 所示，主梁最不利剪力組合效應(yīng)值見圖4、圖5 所示。

表6 斜截面抗剪承載力檢算結(jié)果

圖4 13.0m 跨邊梁最不利荷載組合下剪力效應(yīng)圖/kN

圖5 13.0m 跨邊梁最不利荷載組合下剪力效應(yīng)圖/kN

根據(jù)上述圖表可知，本橋主梁斜截面抗剪承載能力均滿足汽車荷載：公路一級的強度要求。

4.5 正常使用極限狀態(tài)檢算

4.5.1 應(yīng)力驗算

依據(jù)相關(guān)承載能力評定規(guī)程規(guī)定，預應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件需要進行應(yīng)力驗算：

σd—計入活載影響修正系數(shù)的截面應(yīng)力計算值；

σL—應(yīng)力限值；

Z1—承載能力檢算系數(shù)。

應(yīng)力計算值σd和應(yīng)力限值σL按規(guī)范規(guī)定取用，具體見下述說明。

（1）混凝土應(yīng)力驗算

在使用荷載作用下，預應(yīng)力混凝土構(gòu)件的法向壓應(yīng)力（扣除全部預應(yīng)力損失）應(yīng)符合下列規(guī)定：

使用荷載作用下，預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件在計算混凝土主拉應(yīng)力的主壓應(yīng)力時，應(yīng)符合下列規(guī)定：

使用荷載作用下，該橋混凝土主應(yīng)力驗算數(shù)據(jù)匯總見表7。

表7 混凝土法向壓應(yīng)力檢算結(jié)果表

由表7 可知，該橋混凝土應(yīng)力驗算滿足汽車荷載：公路一級的使用要求。

4.5.2 剛度檢算

根據(jù)相關(guān)承載能力評定規(guī)程規(guī)定，配筋混凝土橋梁在正常使用極限狀態(tài)下，消除結(jié)構(gòu)自重后梁體變形滿足下式：

fdl＜Z1fL

fL—撓度限值，按相關(guān)規(guī)范取用L/600。

該橋撓度驗算結(jié)果見表8 所示。

表8 撓度檢算結(jié)果表

由上表可以看出，該橋主梁剛度計算結(jié)果均滿足汽車荷載：公路一級的使用要求。

5 結(jié)論

依據(jù)相關(guān)定承載能力評定規(guī)程：該橋整體評定等級為三類，據(jù)此對設(shè)計承載能力進行折減，經(jīng)驗算，該橋的承載能力及剛度計算結(jié)果均滿足汽車荷載：公路一級的使用要求。